Spanisches Museum baut Cray-1-Supercomputer mit 30 Mac Mini nach, um Apple 50. Jubiläum zu ehren

Zum 50. Firmenjubiläum von Apple und der ersten Inbetriebnahme des Cray-1-Supercomputers hat das spanische Computergeschichtsmuseum einen Nachbau des Cray-1 enthüllt, der aus 30 Mac Mini umgebaut wurde. Das Projekt dauerte 18 Monate und ist nun für die Öffentlichkeit zugänglich. Auf den ersten Blick mag die Idee, einen Supercomputer aus Vintage-Chips zu bauen, ziemlich sinnlos erscheinen. Bemerkenswert ist jedoch, dass der weltweit erste kommerziell erfolgreiche Supercomputer Cray-1 1976 in Los Alamos in Betrieb genommen wurde.

Die Rechenleistung heutiger Chips unterscheidet sich gewaltig von der vor zehn Jahren vorgestellter Chips. Betrachtet man diesen Abstand im Lichte des Mooreschen Gesetzes über fünfzig Jahre, wird dies noch deutlicher. Auch wenn die Rechenleistung eines einzelnen modernen Chips noch nicht an die des Cray-1 heranreicht, wird der Unterschied offensichtlich, wenn man die Chips von 30 Mac Mini aus den Jahren 2012-14 zusammenfasst.

Vergleich moderner Chips mit dem Cray-1

Das Museumsteam beschaffte insgesamt 25 Dual-Core-i5-Einheiten und 5 Quad-Core-i7-Einheiten, wodurch der Nachbau eine Gesamtrechenleistung von 1,5 TeraFLOPS erreicht. Der originale Cray-1 verfügte lediglich über eine Spitzenkapazität von 160 MegaFLOPS. Das ist immer noch das 9.375-Fache der Leistung des ursprünglichen Supercomputers und zeigt, wie leistungsfähig Chips in all den Jahren geworden sind. Dennoch war der Cray-1 damals ein äußerst gefragtes System, von dem über 80 Stück verkauft wurden. Er fand Anklang bei wissenschaftlichen und technischen Einrichtungen, die große Datenmengen für präzise Vorhersagen verarbeiten wollten – darunter Wettervorhersage, Aerodynamik und sogar Kernphysik.

Der Schlüssel zu seiner effizienten Datenverarbeitung lag nicht nur in der Hardware, sondern auch in der Art der Datenverarbeitung. Der Cray-1 führte die Vektorverarbeitung ein, die Daten parallel verarbeiten konnte und so wertvolle Zeit sparte, im Gegensatz zur sequenziellen Verarbeitung damaliger Computer.

Kühlkonzept des Nachbaus

Blickt man auf das Jahr 1976 zurück, nutzte der Cray-1-Supercomputer ein großes Kühlrohrnetz, das mit einem 20 Tonnen schweren Kühlkompressor in einem separaten Raum verbunden war. Für diesen Nachbau jedoch wählten die Museumsgestalter einen passiven Kühlansatz: Sie schufen mithilfe von Aluminiumschalen und einem Stahlchassis einen vertikalen Konvektionsturm zur Wärmeableitung. Diese passive Methode macht mechanische Lüfter überflüssig, sodass der Nachbau extrem leise läuft. Die einzige Geräuschquelle im System ist der Ethernet-Switch am Boden, doch das Team plant, ihn bald durch ein geräuschloses Modell zu ersetzen.

Das Team entschied sich für Apples macOS Mojave (10.14) als verteiltes System statt auf Linux zu setzen, weil macOS es den Knoten im Cluster ermöglicht, Aufgaben untereinander zu übergeben. Museumsbesucher können zudem live miterleben, wie der Cray-1-Nachbau einen Matrix-Algorithmus ausführt, und zwischen Einzelkern- und Vollauslastungs-Demo wechseln, um seine Rechenleistung zu demonstrieren.

Design des benutzerdefinierten Terminals

Das Designteam baute zudem ein individuelles Terminal, das wie ein Relikt aus den 1970er Jahren wirkt, aber einen eingebetteten Mac Mini enthält, um die Verbindung zu den anderen Cluster-Knoten herzustellen. Ursprünglich war auch ein CRT-Monitor geplant, der letztlich jedoch durch einen Flachbildschirm ersetzt wurde, der einfachere Anschlussmöglichkeiten bot. Das Museum mag hier einen Trick angewendet haben, doch um den Cray-1-Nachbau in die TOP500-Supercomputer-Liste zu bringen, würde es zweifellos alle Register ziehen. Dafür wären vermutlich weitere 70 bis 80 Mac Mini nötig, was nicht allzu schwer zu beschaffen sein dürfte.